수처리용 멤브레인 특화된 기술 보유

MF·UF 모듈 독자적 개발…상하수도·식품·환경 분야 폭넓게 적용
고결정성 PVDF, 기계적 강도·내약품성 뛰어나…장기간 사용 가능


▲ 아사히카세이케미칼즈(주) microzaTM는 1975년부터 독자적으로 개발한 MF(정밀여과막)와 UF(한외여과막) 모듈과 이를 응용한 다양한 제품·시스템을 통해 상하수도, 화학, 정밀전자, 식품, 의료, 에너지, 환경 등 폭넓은 분야에 적용되고 있다. 사진은 싱가포르 Ulu Pandan NEWater Plant(처리용량 19만1천㎥/일) [Copyright(c)2005 Keppel Corporation Limited. All rights reserved]
수처리 분야의 핵심기술로 주목받고 있는 막여과(Membrane Filtration)는 막(Membrane)을 여과재(filter media)로 사용해 원수를 통과시켜 오염물질이나 불순물을 걸러 내는 기술이다.  일반적으로 막여과 기술은 고액 분리, 이온 분리, 가스 분리 등을 행하는 분리기술로 정수처리, 하·폐수처리, 해수담수화, 식품 및 의료 분야 등 다양한 분야에서 사용된다.

막여과 공법은 제거되는 입자의 크기에 따라 역삼투법(RO, Reverse Osmosis), 나노여과막 또는 저압역삼투법(NF, Nanofiltration), 한외여과법(UF, Ultrafiltration), 정밀여과법(MF, Microfiltration), 전기투석법(ED, Electrodialysis) 등으로 분류된다.

일본의 아사히카세이케미칼즈㈜(대표이사 사카모토마사키·www.asahi-kasei.co.jp)는 수처리용 멤브레인에 특화된 기술을 보유하고 있으며, 2차 전지용 멤브레인 분야에서 세계 시장 점유율 1위를 차지하고 있는 글로벌 기업이다.

아사히카세이케미칼즈㈜의 microzaTM은 지난 1975년부터 막여과를 위해서 독자적으로 개발한 중공사막 모듈의 고유 브랜드이며 주로 수처리, 공업용 프로세스 및 MBR 등의 분야에서 사용된다.

특수 유기고분자를 중공사(hollow fiver), 즉 밀짚처럼 속이 빈 섬유 형태로 만든 것으로 강한 내화학성을 가지고 있는 것이 특징이다. 현재 microzaTM은 전기·전자, 수도, 폐수·하수, 화학공업, 해외 마켓, 전력, 자동차, 의약·식품 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.

반도체의 제조에는 극순도의 정제된 ‘초순수’가 사용되는데 아사히카세이의 microzaTM은 이러한 반도체 제조용 초순수와 배출수 회수 프로세스의 표준 설비로 자리매김 했으며, 전세계 반도체 업체에서 사용되고 있다.

수도 부분에 있어서 상수도의 정수장에서는 용량 증설을 위해서 종래의 응집 침전 여과시설 대신 막을 이용한 고도처리시설을 적용하는 추세이며 이에 따라 microzaTM이 많은 정수장에 도입되어 높은 평가를 받고 있다.

▲ 빨대모양의 긴 관인 중공사는 균일하게 형성된 공경을 통해 안정된 여과 성능을 발휘한다.
microzaTM은 폐수·하수 분야에서도 성능을 입증했다. 폐수 회수는 환경보전이나, 수자원의 효율적인 이용 측면에서 매우 중요한 과제이다. 제탁·제균 효과가 뛰어난 microzaTM은 대형 레저 시설 등에 도입돼 하수도나 공장용 배수의 재이용에 기여하고 있다.

이 외에도 원자력 발전의 경우 대량의 순수한 물이 사용되고 방사성을 띤 철 클래드를 제거해 순환 이용하기 위해서 microzaTM을 채용했다. 특히, 지난 1991년 세계적인 막 메이커인 미국의 PALL사와 판매 제휴를 체결해 구미지역에서의 판매력이 대폭 강화됐으며, microzaTM이 중공사 여과막의 세계적 브랜드로 자리잡는 계기가 됐다.

microzaTM, 수공 금산 정수설비 적용
 
정수용 막 시장은 세계적인 수질환경의 악화나 물 부족, 폐수 규제를 배경으로, 매년 약 10%의 성장률을 기록하고 있다. 아사히카세이는 정수 용도로 이미 세계 약 800개소에 막 적용 실적을 보유하고 있으며, 올해에는 중국 절강성 항주시의 아시아 최대 막여과식 정수 설비에 microzaTM의 적용이 결정되기도 했다.

▲ [표 1] 중국의 microzaTM 적용 사례
특히, 막여과식 정수 설비의 본격적인 도입이 기대되는 국내 사업의 경우 한국수자원공사(K-water)의 대형 정수설비에 적용이 결정됐다. 이 외에도 MBR용 막 시장에서도 성장세가 뚜렷하다.

수질오염에 따른 폐수의 규제 강화나 물부족 대응을 위해 산업 폐수 처리로부터 하수처리 등에 MBR의 쓰임이 확대되고 있다. 이에 따라 MBR용 막 시장도 정수막과 같이, 매년 약 10% 이상의 성장이 기대되고 있다.

지난 6월 적용이 결정된 중국 절강성 항주시의 막여과식 정수설비의 경우 30만㎥/일의 처리능력으로 아시아 최대 규모이다. 이 시설은 중국에서 최초로 설치되는 음용수 용도의 대형 막 프로젝트로 첸탕강(錢塘江)의 하천수를 응집·침전 처리해 항주(杭州) 시민에게 수도를 공급하는 것이다.
 
아사히카세이는 장기간에 걸쳐 microzaTM의 테스트를 실시해, 성능의 우수성을 입증했으며 지난 2005년 항주시에 막모듈 조립공장과 기술센터를 설립해 고품질의 서비스와 기술 지원을 제공하고 있다.

특히, 국내에서는 수돗물의 신뢰성 회복이 정부의 중요한 과제로 부각되면서 지난해부터 정식으로 대형 정수 설비에 막여과식 정수 프로세스가 도입됐다. microzaTM은 충남 금산군에 설치되는 한국수자원공사(K-water)의 대형 정수설비에 적용되며 처리능력은 2만7천㎥/일로 오는 2011년 가동된다.   

미국 정수장 56%가 MF모듈 사용

아사히카세이는 대상 물질의 입자의 크기에 맞춰 MF(정밀여과막)와 UF(한외여과막) 모듈과 이를 응용한 다양한 제품·시스템을 제공하고 있다. 아사히카세이의 가압형 PVDF(불소수지) MF모듈인 UNA-620A, UNA-600A는 높은 여과·분리성능과 긴 수명이 장점이다.

▲ [표 3] LOV-5210 막모듈 사양

UNA-620A, UNA-600A는 신규로 개발한 고플럭스(flux) 막을 적용해 높은 여과 성능을 구현했으며, 현재 분리막이 적용된 미국 정수장의 56%가 이 모듈을 적용하고 있다. 아사히카세이의 독자적인 제막기술로 개발한 고결정성 PVDF는 기계적 강도와 내약품성이 뛰어난 막으로써 산·염, 열화 및 생분해에 의한 막 손상의 걱정이 없고 장기간에 걸쳐서 사용 할 수 있다.

무엇보다 분리성능이 뛰어나다. 90%이상의 0.1㎛ 입자분포를 가지고 있어 일반적으로 응집제가 불필요하며 원수 수질의 변동에도 안정적인 고도 처리 여과수를 얻을 수 있다.

▲ [표 2] UNA-620A·UNA-600A 막모듈 사양

▲ [표 3] LOV-5210 막모듈 사양

▲ [표 4] UHS-620A 막모듈 사양

초순수 제조용 Final 필터인 OLT 시리즈는 고분획능(6천 달톤)과 고플럭스(flux)막(15㎥/hr 이상)을 채용한 막모듈로 풍부한 실적을 통해 기술의 우수성을 입증했다. 용출이 적은 엄선된 소재를 채용해 미립자·TOC(총유기탄소)·비저항에 대해 단시간에 안정화되고 내열성이 뛰어나 열수 살균이나 초순수 제조에 적용이 가능하다.

가압형 UF모듈 LOV-5210은 친수성으로 탁도에 의한 오염에 강한 PAN(폴리아크릴로니트릴)계 UF막의 채용에 의해 높은 탁도 원수에 대해서도 안정된 Flux를 얻을 수 있으며 미세한 공칭공경(Nominal pore size)을 가지고 있는 UF막으로 처리해 처리수의 수질은 거의 변함없이 유지된다.

이에 따라 RO막이나 이온교환 수지의 전처리로서 사용할 경우에는 후단 프로세스의 안정 운전이 가능하다. 이 외에도 이중스킨으로 구성된 비대칭 UF막의 내약품성과 물리적 강도를 한층 더 강화시켜 장기간 사용이 가능하다.

농축액 배출법 적용 회수율 높아

▲ 하루 처리용량 7만3천㎥인 싱가포르 NeWater Bedok plant. [Copyrightⓒpublic Utility Board. All rights reserved]
침지형 PVDF MF모듈 UHS-620A 낮은 차압으로 운전이 가능하며 저탁도부터 고탁도의 하천수나 2차농축수와 같은 고탁도 원수에 적합하다.

UNA-620A는 독자적으로 개발한 농축액 배출법에 의한 95∼99%의 높은 회수율이 장점이다.

무엇보다 기존의 Fiber보다 20% 이상의 High flux를 처리할 수 있도록 업그레이된 모듈로, 독자적으로 개발한 메니홀더를 적용해 공간을 절약했다. 하수·폐수 MBR용 MUNC-620AII/640AⅡ은 안정적인 운전은 물론 운전비용이 낮으며 고내약품성·고강도가 특징이며 유닛구조로 점검이 용이한 편이다.

MUNC-620AII/640AⅡ은 중공사막다발 구조와 모듈 구조에 의해, 저폭기량으로도 국부적으로 발생되는 슬러지와 진흙 축적을 억제할 수 있으며 낮은 운전비용을 구현했다. 또 고플럭스의 중공사막을 채용해 안정된 운전 을 할 수 있으며 독자적인 처리수역세운전 방법에 의해, 여과가 곤란한 진흙에서도 안정 운전이 가능하다.

특히, 제막기술에 의해 탄생한 고결정성 PVDF 중공사막은 산·알칼리에 대해서도 강한 내구성을 유지하며 장기간 사용할 수 있다.

또한 공칭공경 0.1㎛의 삼차원 네트워크구조의 중공사막은 장시간 사용하여도 지속적으로 SS(부유물질)의 누출을 저지한다.  [문의= (02)3215-0793]

 

 

 

 

 

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